AI元器件裝配的可靠性研究及應(yīng)用

　　李?帥，張秀鳳，項(xiàng)永金，濮學(xué)蕊，劉鄧飛（格力電器（合肥）有限公司，安徽?合肥?230088）

　　摘?要：元器件焊接廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中，焊接是實(shí)現(xiàn)器件與PCB板連接，并于其它元器件間起相互連接作用，其目的是把兩個(gè)金屬連接在一起，使電流能導(dǎo)通。由于制造行業(yè)自動(dòng)裝配能力的升級(jí)，元器件實(shí)現(xiàn)AI設(shè)備插裝已經(jīng)普遍使用在電子廠中。因此研究AI元器件裝配的可靠性，避免AI設(shè)備插裝后出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象是目前急需解決的問題。本文以家電用控制器主板AI元器件插裝為例，闡述AI元器件使用設(shè)備插裝出現(xiàn)坍塌的解決方案，為后續(xù)的AI元器件設(shè)備插裝可靠性提升奠定基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：AI元器件；插裝；坍塌

　　0 引言

　　隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越普及，要求我們需要更快速、更高效的生產(chǎn)電子產(chǎn)品。對(duì)于家電行業(yè)，空調(diào)PCBA上大部分電子元器件已經(jīng)能夠使用AI設(shè)備進(jìn)行插裝，以此大幅度提高生產(chǎn)效率。由于AI元器件廠家不同，不同電子元器件的引腳成型結(jié)構(gòu)也會(huì)存在不同，在進(jìn)行插裝時(shí)存在拋料、元器件坍塌等各種現(xiàn)象，因此AI元器件裝配可靠性的問題急需解決。

　　1 元器件引腳插裝不良原因及失效機(jī)理分析

　　在空調(diào)PCBA生產(chǎn)過程中，引入使用A廠家電容在實(shí)際生產(chǎn)中反饋裝配過程表現(xiàn)并不是很好，AI設(shè)備使用該廠家電容后，后工序經(jīng)常性反饋設(shè)備插裝出現(xiàn)電容本體下蹋而導(dǎo)致引腳過長(zhǎng)情況，不良比例100%，如圖1A廠家元器件裝配故障現(xiàn)象。該現(xiàn)象在半成品過波峰焊時(shí)，由于引腳過長(zhǎng)導(dǎo)致出現(xiàn)焊接不良現(xiàn)象，如出現(xiàn)焊點(diǎn)通孔及后工序生產(chǎn)容易導(dǎo)致焊盤脫焊隱患，如圖2焊接異?，F(xiàn)象（左圖通孔，右圖脫焊）。

　　在生產(chǎn)過程中對(duì)出現(xiàn)引腳過長(zhǎng)，不符合工藝要求的部分需要另安排人員跟線剪腳，及對(duì)過波峰焊通孔焊接增加補(bǔ)焊措施，來確保生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。對(duì)增加補(bǔ)焊工作量及不良控制點(diǎn)，由于因手工焊接存在導(dǎo)致質(zhì)量隱患，但同編碼的B廠家生產(chǎn)卻無此異常。

　　1.1 A廠家與B廠家引腳成型外觀對(duì)比分析

　　編帶引腳長(zhǎng)度外觀看B廠家本體較大，A廠家本體偏小，此類物料應(yīng)從引腳折彎處具體編帶孔中心位置，從圖3可以看出兩種廠家折彎處距離基本一致。

　　1.2 A廠家與B廠家引腳成型對(duì)比分析

　　1.2.1A廠家引腳成型弧度的切線距離最大為0.89mm，B廠家引腳弧度切線最大距離為0.91mm，兩廠家引腳成型弧度切值最大距離差別不大，如圖4。

　　1.2.2A廠家引腳成型X軸距離為2.04mm，Y軸距離為3.03mm；B廠家引腳成型X軸距離為1.78mm，Y軸距離為1.88mm。通過對(duì)比A廠家與B廠家引腳成型尺寸對(duì)比，A廠家要比B廠家多1.15mm，見圖5。

　　1.2.3A廠家引腳成型弧度為134.94°，引腳成型彎折弧度45.06°。B廠家引腳成型弧度113.67°,引腳成型彎折弧度66.33°，通過引腳成型弧度對(duì)比，B廠家引腳成型弧度比A廠家要大，如圖6。

　　1.2.4A廠家引腳成型半徑（r）為1.75mm,測(cè)試B廠家引腳成型半徑（r）0.94mm，得出對(duì)于引腳弧度半徑，B廠家比A廠家要小0.81mm，如圖7。

　　綜合以上分析，對(duì)比A廠家與B廠家引腳成型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)在引腳成型Y軸距離、引腳成型弧度、引腳成型半徑（r）都所有不同，各因素的關(guān)系也是相關(guān)聯(lián)的，由于成型弧度大，使得引腳成型半徑、成型Y軸距離值大。在AI裝配后，后工序容易出現(xiàn)本體下蹋從而導(dǎo)致引腳過長(zhǎng)情況，影響引腳焊點(diǎn)的焊接及半成品的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　2 AI元器件裝配可靠性提升方案

　　對(duì)引腳成型結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，由于引腳成型X軸距離、引腳成型弧度A及引腳成型半徑（r）的3個(gè)參數(shù)相關(guān)性比較強(qiáng)，注釋如圖8。

　　具體可靠性提升方案如下。

　　1）當(dāng)引腳成型弧度大于135°時(shí)，引腳容易穿過焊盤，對(duì)引腳弧度進(jìn)行調(diào)整為90°≤A≤120°時(shí)，由于角度較小，2個(gè)引腳會(huì)存在相互牽制作用，其中一個(gè)引腳因本體歪斜將穿過孔徑是，另一引腳會(huì)阻止元器件本體歪斜，卡在焊盤中不會(huì)使其繼續(xù)穿過焊盤，以此提高元器件裝配可靠性。

　　2）對(duì)引腳成型結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸要求，X軸距離要大于1.80mm，該距離為孔徑的1.5倍以上(孔徑圖紙中孔徑為1.2mm)。

　　3）引腳彎折半徑r過大或過小會(huì)彎折引腳會(huì)影響引腳彎折弧度要求。A廠家引腳半徑為0.5mm，要求設(shè)定引腳最小內(nèi)彎半徑為引腳直徑的1~2倍，即D≤r≤2D。

　　整體可靠性提升方案結(jié)構(gòu)如圖9。

　　3 整改效果評(píng)估及應(yīng)用效果驗(yàn)證

　　根據(jù)可靠性方案分析，若對(duì)PCB板孔徑進(jìn)行調(diào)整減少，對(duì)AI設(shè)備插裝的效率會(huì)有影響，且無法滿足設(shè)備插裝對(duì)于精度控制的要求。目前主要涉及為A廠家存在插裝影響有器件坍塌現(xiàn)象，需對(duì)引腳成型結(jié)構(gòu)調(diào)整即可。

　　對(duì)A廠家結(jié)構(gòu)調(diào)整如圖10，通過外觀對(duì)比明顯對(duì)彎腳弧度及相關(guān)尺寸進(jìn)行調(diào)整，具體數(shù)據(jù)如表1。對(duì)A廠家更改后制品進(jìn)行插裝驗(yàn)證，在AI設(shè)備插裝后，未出現(xiàn)下塌導(dǎo)致引腳過長(zhǎng)及本體坍塌現(xiàn)象，整改效果明顯，如圖11。

　　4 AI元器件裝配改善意義

　　本文結(jié)合失效現(xiàn)象，對(duì)AI元器件設(shè)備插裝后存在的失效原因及失效機(jī)理分析，分析結(jié)果表明AI設(shè)備引腳成型結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定不當(dāng)，裝配后非常容易出現(xiàn)AI元器件坍塌現(xiàn)象，經(jīng)過對(duì)引腳成型尺寸結(jié)構(gòu)調(diào)整，即對(duì)成型的引腳成型Y軸距離、引腳成型弧度、引腳成型半徑（r）的尺寸進(jìn)行調(diào)整，從元器件結(jié)構(gòu)本身提高生產(chǎn)裝配過程的可靠性。該整改思路通用性強(qiáng)，相關(guān)整改方案已經(jīng)得到實(shí)際跟蹤驗(yàn)證，可廣泛運(yùn)用于AI設(shè)備插裝元器件引腳尺寸設(shè)計(jì)中，整改思路及可靠性提升方案行業(yè)均可借鑒。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 周昊.隨機(jī)激勵(lì)下插裝型電子元器件引腳振動(dòng)應(yīng)力分析[J].機(jī)械工程師,2016(1):10.

　　[2] 左新浪.電容器引腳斷裂原因分析.第十一屆中國(guó)高端SMT學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].綿陽,四川省電子學(xué)會(huì)SMT專委會(huì),2017.

　?。ㄗⅲ罕疚膩碓从诳萍计诳峨娮赢a(chǎn)品世界》2020年第05期第76頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。）